Анализ статус-кво твердотельных батарей: сформировались ветры.

Модернизация аккумуляторов имеет очевидное значение для автомобильной промышленности, использующей новые источники энергии. Аккумуляторы составляют половину общей стоимости транспортного средства только с точки зрения самых важных затрат на рынке. Технологии других частей и компонентов транспортных средств на новой энергии достигли зрелости. Существенно снизить стоимость практически невозможно. Если вы хотите снизить цену, чтобы получить преимущество на рынке, вам нужно найти способ избавиться от батареи. Кто освоил автомобили новой энергии.

Твердотельный аккумулятор становится революционным выбором

Важность модернизации аккумуляторов для автомобильной промышленности на новых источниках энергии очевидна, поскольку на аккумуляторы приходится половина стоимости всего автомобиля, только с точки зрения самого дорогостоящего рынка. Другие части и компоненты транспортных средств на новой энергии стали зрелыми. Соответственно снизить стоимость практически невозможно. Если вы хотите снизить цену, чтобы получить преимущество на рынке, вам нужно найти способ избавиться от батареи. Можно сказать кто осилил батарею. Кто будет осваивать новую энергетику транспортного средства. В развитии многих аккумуляторных технологий твердотельные батареи рассматриваются как следующее направление развития, и многие компании инвестировали в исследования и разработки, надеясь достичь прорывов.

Не так давно министерство финансов, министерство науки и технологий, министерство промышленности и информационных технологий и Комиссия по развитию и реформе совместно выпустили Уведомление о корректировке политики финансового субсидирования для продвижения и применения новых энергетических транспортных средств. в котором четко оговаривается субсидия на аккумуляторные батареи для повышения качества системы аккумуляторных батарей. Требуемая плотность энергии составляет не менее 90 Вт / кг и субсидируется в 1,1 раза выше 120 Вт / кг.

В «Плане действий по содействию развитию индустрии аккумуляторных батарей», выпущенном четырьмя министерствами и комиссиями, ясно, что к 2020 году литий-ионный аккумуляторный элемент должен достичь 300 Вт · ч / кг, что непросто для аккумуляторной батареи, и Технология твердотельных аккумуляторов, вероятно, будет одним из немногих многообещающих решений.

Анализ преимуществ и недостатков твердотельных батарей

Впереди много статей, в которых упоминаются преимущества и недостатки твердотельных батарей. Я кратко объясню их здесь.

Преимущество:

1. Высокая безопасность. Безопасность имеет первостепенное значение, и одни только твердотельные батареи имеют большое преимущество. Так почему же безопасность твердотельного аккумулятора высока? Поскольку жидкий электролит закорачивается, температура повышается, электролит воспламеняется и взрывается. Однако твердый электролит негорючий, некоррозионный, нелетучий и не имеет проблем с утечкой.

2. Высокая плотность энергии. Высокая плотность энергии в основном связана с тем, что твердые электролиты обычно имеют широкое электрохимическое окно, как и небольшая рама, поэтому могут быть установлены катодные материалы с большим напряжением. Кроме того, твердотельный аккумулятор небольшой и стабильный, что может упростить управление аккумулятором и значительно повысить плотность энергии.

3. относительно легкий. В традиционных литий-ионных батареях диафрагма и электролит составляют почти 40% объема и 25% массы батареи, в то время как использование твердого электролита естественным образом уменьшает объем и массу.

4. Высокая производительность цикла. Твердый электролит решает проблему поверхностной пленки твердого электролита, образующейся в процессе зарядки и разрядки жидкого электролита, и явления дендрита лития, что значительно улучшает цикл и срок службы литиевой батареи.

Недостатки:

1. сопротивление интерфейса слишком велико. Граница раздела между твердым электролитом и материалом электрода находится в твердо-твердом состоянии, поэтому эффективный контакт между электродом и электролитом слаб, а кинетика переноса ионов в твердом веществе низкая.

2. быстрая зарядка сложнее. Импеданс, проводимость и другие проблемы батареи показывают, что внутреннее сопротивление велико, что будет препятствовать зарядке электричества, а из-за большого внутреннего сопротивления в процессе зарядки будут происходить потери энергии. Эту часть потерь энергии нельзя игнорировать.

3. Себестоимость высока. Стоимость - самый большой фактор, препятствующий коммерциализации. Без прибыли нет рынка. Процесс подготовки твердотельной батареи недостаточно развит, и сбор данных об использовании батареи не является исчерпывающим. Только в производстве электролитов для полностью твердотельных батарей технической незрелости двух основных проблем оптимизации интерфейса твердое тело-твердое тело достаточно, чтобы сделать стоимость твердотельных аккумуляторов высокой.

Прогресс исследований в области твердотельных батарей

Не так давно репортер узнал из Циндаоского научно-технологического бюро, что Циндао-ключевая лаборатория солнечной энергии и технологий хранения энергии, основанная на Циндаоском институте энергетики и технологических процессов Китайской академии наук, предложила новаторскую концепцию дизайна. « Жесткие и гибкие » полимерные электролиты. Система композитного электролитного материала была подготовлена для подготовки серии систем твердого полимерного электролита с превосходными комплексными характеристиками, которые эффективно решили проблему, заключающуюся в том, что свойства полимерных электролитов не могут быть сбалансированы, и разработали новую систему ключевых материалов твердого электролита. Сообщается, что разработанная лабораторией твердотельная литиевая батарея прошла сторонние испытания в барокамерах длиной 8000 и 11000 метров Национального центра управления глубоководной базой.

Гуо Юго, научный сотрудник ключевой лаборатории молекулярных наноструктур и института нанотехнологий Института химии Китайской академии наук, добился успехов в исследованиях металлических литиевых анодов, твердых электролитов и твердотельных аккумуляторов. Исследователи предложили и разработали технологию обработки на месте для успешного формирования межфазной пленки твердого электролита из фосфата лития с высоким модулем Юнга и быстрой емкостью переноса ионов лития на поверхности металлического лития, эффективно уменьшая содержание металлического лития и электролита. Реакция подавляет рост дендритов лития, обеспечивает равномерное регулирование границы раздела металлический литий / электролит, эффективно контролирует рост дендритов металлического лития на поверхности углеродных сфер и значительно улучшает использование лития при условии, что анод мощность составляет всего 5% превышения. Аккумулятор еще можно стабильно циклически перезаряжать в течение длительного времени.

В августе 2017 года исследователи из Hitachi, Япония, объявили о разработке их технологии твердотельных аккумуляторов. Hitachi работает с неизвестным японским производителем аккумуляторов, чтобы уточнить некоторые детали и выпустить твердотельный аккумулятор на рынок к 2020 году.

В июне 2017 года была опубликована заявка на патент на твердотельные батареи с номером 20170179545, поданная Toyota в США. Исследования показали, что твердотельная батарея состоит из сульфированного твердого электролита и активного материала электрода, причем в состав материала электролита входят четыре элемента, такие как литий, фосфор, сера и йод; и материал положительного электрода содержит сложный эфир фосфорной кислоты. Массовая доля фосфата в материале положительного электрода составляет от 1 до 30%. Термическая стабильность твердотельной литиевой батареи улучшается за счет добавления фосфатного эфира к материалу положительного электрода. В июле Toyota заявила, что планирует начать продажи электромобилей, работающих на твердотельных аккумуляторах, в 2022 году.

Гуо Юншэн, менеджер по исследованиям и разработкам Ningde Times, сказал, что в эпоху Ningde активно внедряются технологии аккумуляторных батарей нового поколения, и он инвестировал больше средств в исследования и разработку твердотельных литиевых батарей, а также развивает процесс производства твердотельных аккумуляторов. состояние аккумуляторов.

Настала эра твердотельных батарей

Твердотельные батареи - это не новость. Еще в 2010 году Toyota потихоньку осваивала область твердотельных аккумуляторов. Однако он не улучшился до тех пор, пока патент на твердотельные батареи, представленный в Патентное ведомство США в декабре 2016 года, не был окончательно одобрен, и это был блокбастер, завоевавший заголовки на основных страницах. Академик Чен Лицюань из Китайской инженерной академии также сказал, что, если вся твердотельная батарея еще не будет развернута, она упустит возможность для разработки.

Доктор Сунь Лицин, член Национальной инженерной лаборатории электромобилей Пекинского технологического института и член комитета по электромобилям Китайского электротехнического общества, сказал, что твердоэлектролитные батареи станут следующей точкой выхода и основной тенденцией развития новых энергетические батареи будущего.

По словам Ван Яня, научного сотрудника Массачусетского технологического института, и Гебуланде · саидера, профессора материаловедения и инженерии, твердые электролиты станут «настоящими радикалами игры» и создадут идеальную батарею - батареи с твердым электролитом, решат большинство проблем, с которыми сталкиваются литий-ионные батареи, так что лучший баланс между сроком службы батареи, безопасностью и стоимостью.

Страница содержит содержимое машинного перевода.